一種可提高光電轉(zhuǎn)換效率的perc太陽(yáng)能光伏電池的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種太陽(yáng)能光伏電池，具體涉及一種可提高光電轉(zhuǎn)換效率的PERC太陽(yáng)能光伏電池。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著全球能源的日趨緊張，太陽(yáng)能以無(wú)污染、市場(chǎng)空間大等獨(dú)有的優(yōu)勢(shì)受到了世界各國(guó)的廣泛重視，國(guó)際上眾多大公司均投入太陽(yáng)能電池研發(fā)和生產(chǎn)行業(yè)，硅太陽(yáng)能電池是一種有效地吸收太陽(yáng)能輻射并使之轉(zhuǎn)化為電的半導(dǎo)體電子器件，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于各種照明及發(fā)電系統(tǒng)中，晶體硅太陽(yáng)能電池是目前市場(chǎng)上的主導(dǎo)產(chǎn)品，它的光電轉(zhuǎn)換效率較高。
晶體硅太陽(yáng)電池是目前太陽(yáng)電池發(fā)展的主流，占據(jù)著絕大部分的市場(chǎng)份額，高轉(zhuǎn)換效率和降低成本是光伏研究者所追求的目標(biāo)，為了提高轉(zhuǎn)化效率，主要通過(guò)以下方式進(jìn)行改善:一方面提高光的吸收，采用陷光的表面織構(gòu)和鍍減反射層，另一方面降低電池表面的復(fù)合速率，采用鈍化層進(jìn)行鈍化。
[0003]PERC電池是澳大利亞新南威爾士大學(xué)光伏器件實(shí)驗(yàn)室最早研究的高效電池，正面采用倒金字塔結(jié)構(gòu)，進(jìn)行雙面鈍化，背電極通過(guò)一些分離很遠(yuǎn)的小孔貫穿鈍化層與襯底接觸，這樣制備的電池最高效率可達(dá)到23.2%,由于背電極是通過(guò)一些小孔直接和襯底相接觸的，所以此處沒(méi)能實(shí)現(xiàn)鈍化，為了盡可能降低此處的載流子復(fù)合，所設(shè)計(jì)的孔間距要遠(yuǎn)大于襯底的厚度才可，然而孔間距的增大又使得橫向電阻增加(因?yàn)檩d流子要橫向長(zhǎng)距離傳輸才能到達(dá)此處)，從而導(dǎo)致電池的填充因子降低；另外，在輕摻雜的襯底上實(shí)現(xiàn)電極的歐姆接觸非常困難，這就限制了高效PERC電池襯底材料只能選用特定的硅材料，為了進(jìn)一步改善PERC電池性能，該實(shí)驗(yàn)室設(shè)想了在電池的背面增加定域摻雜，即在電極與襯底的接觸孔處進(jìn)行濃硼摻雜，這種想法早已有人提出，但是最大的困難是摻雜工藝的實(shí)現(xiàn)，因?yàn)楫?dāng)時(shí)所采用的固態(tài)源進(jìn)行硼摻雜后載流子壽命會(huì)有很大降低，后來(lái)在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)采用液態(tài)源BBr3進(jìn)行硼摻雜對(duì)硅片的載流子壽命影響較小，并且可以和利用TCA制備鈍化層的工藝有很好的匹配，因此開(kāi)發(fā)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的PERC太陽(yáng)電池很有必要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是，克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供一種可提高光電轉(zhuǎn)換效率的PERC太陽(yáng)能光伏電池，該太陽(yáng)能光伏電池結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，一方面提高光的吸收，采用陷光的表面織構(gòu)和鍍減反射層，另一方面降低電池表面的復(fù)合速率，采用鈍化層進(jìn)行鈍化，背面鈍化層更好的降低硅片的背表面復(fù)合速率，使得硅片的少子壽命達(dá)到最大化，同時(shí)優(yōu)化背面鈍化層的開(kāi)口比例，從而大幅提高太陽(yáng)能電池光電轉(zhuǎn)換效率。
[0005]為了解決以上技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種可提高光電轉(zhuǎn)換效率的PERC太陽(yáng)能光伏電池，包括硅襯底片及分別直接燒結(jié)在硅襯底片迎光面及背面的正電極和背電極，硅襯底片的迎光面上依次設(shè)置有二氧化硅層、第一鈍化層、減反射層、導(dǎo)電薄膜及透明玻璃，硅襯底片的背面依次設(shè)置有第二鈍化層及鋁背場(chǎng)，其中: 第一鈍化層及第二鈍化層均為三氧化二鋁薄膜，減反射膜為三層結(jié)構(gòu)，由上至下包括依次疊合的第一氮化硅薄膜、二氧化鈦薄膜及第二氮化硅薄膜；導(dǎo)電薄膜與透明玻璃之間還設(shè)置有金屬納米顆粒層。
[0006]本發(fā)明進(jìn)一步限定的技術(shù)方案為:
前述可提高光電轉(zhuǎn)換效率的PERC太陽(yáng)能光伏電池中，金屬納米顆粒層的基本單元形狀包括球形、納米棒、納米碟，金屬納米顆粒層共振諧振峰在700-900nm的近紅外波段。
[0007]前述可提高光電轉(zhuǎn)換效率的PERC太陽(yáng)能光伏電池中，第一鈍化層的厚度為10-15nm，第二鈍化層的厚度為7_9nm，導(dǎo)電薄膜的厚度為100_200nm。
[0008]前述可提高光電轉(zhuǎn)換效率的PERC太陽(yáng)能光伏電池中，三氧化二鋁薄膜的形成具體如下:
(1)首先將三甲基鋁通過(guò)腔室，使其在鋁背場(chǎng)表面發(fā)生化學(xué)吸附，直到飽和；
(2)將剩余的三甲基鋁從腔室中抽離，再通入水蒸氣，和三甲基鋁發(fā)生反應(yīng)生成三氧化^-fp ;
(3)再將剩余的水蒸氣和副產(chǎn)品從腔室中抽離，得到三氧化二鋁的單層飽和表面；
(4)以此循環(huán)步驟(1)-(3)得到三氧化二鋁薄膜的單層生產(chǎn)，直至達(dá)到想要的厚度。
[0009]前述可提高光電轉(zhuǎn)換效率的PERC太陽(yáng)能光伏電池中，該可提高光電轉(zhuǎn)換效率的PERC太陽(yáng)能光伏電池的制備方法，具體包括以下步驟:
(1)采用人工檢測(cè)對(duì)硅襯底片進(jìn)行檢測(cè)，操作人員帶一次性手套，將硅襯底片捻開(kāi)成扇形，逐一觀察是否有破片，油污，尺寸不合格及裂紋，有不合格的剔除；
技術(shù)效果，硅片質(zhì)量的好壞直接影響最后成產(chǎn)出電池的效率，因此，硅片檢測(cè)是晶硅電池生產(chǎn)的第一步，也是至關(guān)重要的一步，從源頭上控制硅片的質(zhì)量可以從根本上杜絕劣質(zhì)原料對(duì)電池效率的影響，在對(duì)硅襯底片進(jìn)行人工檢測(cè)時(shí)人工檢測(cè)需要操作員帶一次性手套，這樣可以防止手印對(duì)硅片造成污染；
(2)將硅襯底片浸沒(méi)在濃度為1-2%的氫氧化鈉溶液中，溫度控制在80-85°C下，浸沒(méi)20-25min，對(duì)硅襯底片進(jìn)行制絨，在600-700°C下，用液態(tài)的P0C13作為P源，在擴(kuò)散爐中對(duì)基材進(jìn)行磷擴(kuò)散；
磷擴(kuò)散時(shí)通入氮?dú)獗Ｗo(hù)，并同時(shí)通入氧氣，氮?dú)饬髁繛?-8L/min，氧氣流量為3-6L/
min ；
技術(shù)效果，P0C13在高溫下容易分解成五氧化二磷和五氯化磷，生成的五氧化二磷在擴(kuò)散溫度下與硅反應(yīng)，生成二氧化硅和磷原子，在沒(méi)有氧氣的參與時(shí)，生成的五氧化磷是不易分解的，并且對(duì)硅襯底片由一定的腐蝕作用，破壞硅片的表面狀態(tài)，所以本發(fā)明在磷擴(kuò)散時(shí)在通入氮?dú)獾耐瑫r(shí)通入了氧氣，能夠促進(jìn)P0C13的的充分分解和避免五氧化磷對(duì)硅襯底片的腐蝕作用，使其磷擴(kuò)散后得到PN結(jié)均勻、平整和擴(kuò)散層表面良好等優(yōu)點(diǎn)，保證了太陽(yáng)能光伏電池的質(zhì)量；
采用等離子刻蝕技術(shù)對(duì)擴(kuò)磷后的基材邊緣進(jìn)行刻蝕以去除邊緣寄生結(jié)，擴(kuò)磷過(guò)程中形成的磷硅玻璃用稀HF去除，然后用去離子水清洗，吹干；
(3)通過(guò)原子層沉積在硅襯底片的迎光面發(fā)射極沉積一層三氧化二鋁薄膜作為第一鈍化層；
(4)通過(guò)等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積的方法在基材迎光面的三氧化二鋁鈍化層的表面制備減反射層；
(5)印刷、燒結(jié)電池電極的正面和背面，并對(duì)形成的正電極和背電極進(jìn)行退火處理，具體為:
先對(duì)正電極和背電極降溫至700-800°C，并在此過(guò)程正通入氮?dú)獗Ｗo(hù)，氮?dú)饬髁繛?0-13L/min ；
然后關(guān)閉氮?dú)?，靜置3-5min，然后通入氮?dú)饬髁繛?5-18 L/min，降溫至600_680°C ； 退火后對(duì)正電極及背電極進(jìn)行電性能測(cè)試，退火后在硅襯底片和第一鈍化層之間生長(zhǎng)出二氧化硅層；
(6)通過(guò)原子層沉積在硅襯底片的背面發(fā)射極沉積一層三氧化二鋁薄膜作為第二鈍化層，然后對(duì)硅襯底片的背面印刷鋁漿形成鋁背場(chǎng)，最后再在導(dǎo)電薄膜上覆蓋透明玻璃，即可得到該太陽(yáng)能光伏電池。
[0010]前述可提高光電轉(zhuǎn)換效率的PERC太陽(yáng)能光伏電池中，該可提高光電轉(zhuǎn)換效率的PERC太陽(yáng)能光伏電池的制備方法中的步驟(6)中印刷的鋁漿按質(zhì)量份數(shù)計(jì)包括以下組分:無(wú)鉛玻璃粉:2-4份，招粉:60-70份，粘接劑:2-5份，有機(jī)載體:20-30份，濕潤(rùn)分散劑:1_3份，流平劑:1-2份，消泡劑:0.5-1.5份，觸變劑:1-2份；
其中，粘接劑按質(zhì)量百分比計(jì)包括以下組分:
Bi203:50-70%, Si02:5-10%, ZnO: 10-15%，A1 203:卜3%，P 205:4_6%，Ti02:5_8%，CaC03:5-8%，以上各組分之和為100% ；
有機(jī)載體為改性酚醛樹(shù)脂及DBE的混合物，并按質(zhì)量比計(jì)改性酚醛樹(shù)脂:DBE=2:5比例混合；濕潤(rùn)分散劑為T(mén)egO710 ;流平劑為有機(jī)硅類(lèi)流平劑；消泡劑為T(mén)ego986 ;觸變劑為二氧化硅。
[0011]本發(fā)明的有益效果是:
常規(guī)晶硅太陽(yáng)能電池由于沒(méi)有采用背場(chǎng)鈍化技術(shù)，只使用鋁背場(chǎng)，而經(jīng)過(guò)燒結(jié)形成的鋁硅合金背表面在減少?gòu)?fù)合和背反射效果方面有很大的局限性，并且鋁硅合金區(qū)本身就高復(fù)合區(qū)，限制了電池效率的進(jìn)一步提尚，對(duì)娃基背表面進(jìn)彳丁純化能進(jìn)一步提尚開(kāi)路電壓和短路電流，有利于高轉(zhuǎn)換效率低成本。
[0012]背場(chǎng)鈍化技術(shù)降低了鋁背場(chǎng)表面復(fù)合速率，提高太陽(yáng)能電池長(zhǎng)波響應(yīng)，第二鈍化層與鋁層相比，具有較高的反射率，因?yàn)榭梢杂行г黾娱L(zhǎng)波光的背反射效果，從而增加光生載流子的數(shù)量，提高開(kāi)路電流。
[0013]由于本發(fā)明采用雙層疊合鈍化層，避免單層鈍化層的弊端，進(jìn)一步提高了電池效率的進(jìn)一步提尚，有利于尚轉(zhuǎn)換效率低成本。
[0014]本發(fā)明的鋁漿成分中添加了改性酚醛樹(shù)脂作為粘接劑，不但與大小顆粒鋁粉之間的浸潤(rùn)性良好，而且與鋁粉具有較好的相容性，鋁漿中添加了各種助劑，有助于增加漿料的流體性能。
【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1為本發(fā)明實(shí)施例可提高光電轉(zhuǎn)換效率的PERC太陽(yáng)能光伏電池的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖中:1-硅襯底片，2-正電極，3-背電極，4- 二氧化硅層，5-第一鈍化層，6-減反射層，7-導(dǎo)電薄膜，8-透明玻璃，9-第二鈍化層，10-鋁背場(chǎng)。
【具體實(shí)施方式】
[0016]實(shí)施例1
本實(shí)施例提供的一種可提高光電轉(zhuǎn)換效率的PERC太陽(yáng)能光伏電池，結(jié)構(gòu)如圖1所示，包括硅襯底片1及分別直接燒結(jié)在硅襯底片1迎光面及背面的正電極2和背電極3，硅襯底片1的迎光面上依次設(shè)